EP0703249A1 - Oligomers and polymers of amino-alcenes - Google Patents
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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- Y10S526/943—Polymerization with metallocene catalysts
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Oligomerisate und Polymerisate, erhältlich aus
- A) 0,001 bis 100 mol-% mindestens eines Aminoalkens der allgemeinen Formel I
- X
- für ganze Zahlen von 0 bis 25 steht und
- R¹ bis R⁶
- Wasserstoff, C₁- bis C₁₀-Alkyl, 5- bis 7-gliedriges Cycloalkyl, das seinerseits C₁- bis C₆-Alkylgruppen als Substituenten tragen kann oder C₆- bis C₁₅-Aryl bedeuten
- B) 0 bis 99,999 mol-% mindestens eines Alkens,
wobei für x = 1 in Formel I Propen als Komponente B) ausgenommen ist.
- A) 0.001 to 100 mol% of at least one aminoalkene of the general formula I.
- X
- stands for integers from 0 to 25 and
- R¹ to R⁶
- Hydrogen, C₁- to C₁ Alkyl-alkyl, 5- to 7-membered cycloalkyl, which in turn can carry C₁- to C₆-alkyl groups as substituents or are C₆- to C₁₅-aryl
- B) 0 to 99.999 mol% of at least one alkene,
where for x = 1 in formula I propene is excluded as component B).
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung derartiger Oligomerisate und Polymerisate sowie deren Verwendung zur Herstellung von weiteren stickstoffhaltigen Polymeren.Furthermore, the present invention relates to processes for the preparation of such oligomerizates and polymers and their use for the production of further nitrogen-containing polymers.
Bei vielen Anwendungen für Polyolefine bereitet deren geringe Polarität Schwierigkeiten. Dies gilt besonders dann, wenn eine gute Oberflächenhaftung erwünscht ist, z.B. beim Kleben oder bei der Lackierung von Werkstücken auf Polyolefinbasis. Ebenfalls kritisch ist die schlechte Phasenanbindung in Polyolefinblends mit polaren Polymeren, z.B. Polyamid. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten werden Polyolefinmaterialien vielfach polar modifiziert, d.h. polare Gruppen werden durch geeignete Oberflächenbehandlung (z.B. durch Beflammen) oder beispielsweise durch reaktive Extrusion (z.B. Pfropfung mit MSA) eingeführt. Diese chemisch an die Polyolefinmatrix gebundenen, polaren Gruppen verbessern die Wechselwirkung zu polaren Materialien und damit auch die Grenzflächenhaftung.In many applications for polyolefins, their low polarity is difficult. This is especially true when good surface adhesion is desired, for example when gluing or painting polyolefin-based workpieces. The poor phase connection in polyolefin blends with polar polymers, for example polyamide, is also critical. In order to overcome these difficulties, polyolefin materials are often modified polar, ie polar groups are introduced by suitable surface treatment (for example by flame treatment) or for example by reactive extrusion (for example grafting with MSA). These polar groups chemically bonded to the polyolefin matrix improve the interaction with polar materials and thus the interfacial adhesion.
Den verschiedenen Ansätzen zur Herstellung polar modifizierter Polyolefinmaterialien ist gemein, daß ein aufwendiger Nachverarbeitungsschritt erforderlich ist. Außerdem ist die Verteilung der reaktiven Gruppen im nachbehandelten Polymer sehr inhomogen und kann verfahrensbedingt nur schlecht kontrolliert werden.The various approaches to producing polar-modified polyolefin materials have in common that an expensive post-processing step is required. In addition, the distribution of the reactive groups in the aftertreated polymer is very inhomogeneous and can only be controlled poorly due to the process.
In der US-A 3,476,726 wird ein Copolymerisat eines 1-Olefins mit einem Dialkyl-ω-alkylenamin, das sich mit einem normalen, heterogenen Ziegler-Natta Katalysator herstellen läßt, beschrieben. Allerdings ist hier die Polarität der eingeführten Aminogruppe durch sterisch anspruchsvolle Alkylsubstituenten deutlich erniedrigt. Eine Abspaltung dieser Substituenten unter Ausbildung primärer Aminogruppen ist hier nicht möglich.US Pat. No. 3,476,726 describes a copolymer of a 1-olefin with a dialkyl-ω-alkylene amine which can be prepared using a normal, heterogeneous Ziegler-Natta catalyst. However, the polarity of the introduced amino group is significantly reduced by sterically demanding alkyl substituents. It is not possible to split off these substituents with the formation of primary amino groups.
Die EP-A 423 438 beschreibt die Copolymerisation von Propen mit Allylbis(trimethylsilyl)amin bzw. Diallyltrimethylsilylamin. Diese wird ebenfalls mit einem konventionellen Ziegler-Natta Katalysator durchgeführt. Im Unterschied zu den in der US-A 3,476,726 beschriebenen Copolymeren werden die Trialkyklsilyl-Schutzgruppen leicht solvolytisch abgespalten, so daß Polyolefinmaterialien mit freien, primären Aminogruppen erhalten werden.EP-A 423 438 describes the copolymerization of propene with allylbis (trimethylsilyl) amine or diallyltrimethylsilylamine. This is also carried out with a conventional Ziegler-Natta catalyst. In contrast to the copolymers described in US Pat. No. 3,476,726, the trialkyklsilyl protective groups are easily cleaved off solvolytically, so that polyolefin materials having free, primary amino groups are obtained.
Nachteilig bei dem in der EP-A 423 438 beschriebenen Verfahren ist die Verwendung eines konventionellen heterogenen Ziegler-Natta Katalysators, da dieser nur eine bedingte Kontrolle der Molekulargewichtsverteilung und der Comonomerenverteilung erlaubt.A disadvantage of the process described in EP-A 423 438 is the use of a conventional heterogeneous Ziegler-Natta catalyst, since this only allows limited control of the molecular weight distribution and the comonomer distribution.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Polymerisate mit funktionellen Gruppen zur Verfügung zu stellen, wobei die eingeführten funktionellen Gruppen möglichst gleichmäßig entlang der Polymerkette verteilt sein sollen. Weiterhin sollten die geschützten funktionellen Gruppen eine einfache Abspaltung der Schutzgruppen gestatten und die Molekulargewichtsverteilung der Polymerisate sollte eng sein.The object of the present invention was therefore to provide polymers with functional groups, the functional groups introduced being to be distributed as evenly as possible along the polymer chain. Furthermore, the protected functional groups should allow simple removal of the protective groups and the molecular weight distribution of the polymers should be narrow.
Demgemäß wurden die eingangs definierten Oligomerisate und Polymerisate gefunden.We have found that this object is achieved by the oligomerizates and polymers defined at the outset.
Weiterhin wurden Verfahren zur Herstellung derartiger Oligomerisate und Polymerisate sowie deren Verwendung zur Herstellung von weiteren stickstoffhaltigen Polymeren gefunden.Furthermore, processes for the production of such oligomerizates and polymers and their use for the production of further nitrogen-containing polymers have been found.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Oligomerisate und Polymerisate werden als Komponente A) 0,001 bis 100 mol-%, vorzugsweise 1 bis 30 mol-% eines Aminoalkens der allgemeinen Formel I, in der x vorzugsweise für ganze Zahlen von 1 bis 18, insbesondere von 2 bis 15 steht und R¹ bis R⁶ vorzugsweise lineare oder verzweigte C₁- bis C₁₀-Alkylgruppen, insbesondere C₁- bis C₆-Alkylgruppen bedeuten. Bevorzugt sind Verbindungen der allgemeinen Formel I, in denen die beiden Silylreste -SiR¹R²R³ und -SiR⁴R⁵R⁶ gleich sind. Besonders bevorzugt ist es, wenn auch die Reste R¹, R² und R³ sowie R⁴, R⁵ und R⁶ die gleiche Bedeutung haben, insbesondere Methyl.To produce the oligomerizates and polymers according to the invention, 0.001 to 100 mol%, preferably 1 to 30 mol%, of an aminoalkene of the general formula I in which x preferably represents integers from 1 to 18, in particular from 2 to 15 and R¹ to R⁶ are preferably linear or branched C₁ to C₁₀ alkyl groups, in particular C₁ to C₆ alkyl groups. Preferred compounds of the general formula I are those in which the two silyl radicals -SiR¹R²R³ and -SiR⁴R⁵R⁶ are the same. It is particularly preferred if the radicals R¹, R² and R³ and R⁴, R⁵ and R⁶ have the same meaning, in particular methyl.
Es können auch verschiedene Aminoalkene als Komponente A) eingesetzt werden.Various aminoalkenes can also be used as component A).
Die Herstellung der Aminoalkene der allgemeinen Formel I ist an sich bekannt. So kann man beispielsweise ausgehend von den käuflichen Verbindungen
wie im Journal of Chem. Soc. 65 (1943), 1075-1080, beschrieben, die entsprechende Chlor-Verbindung
herstellen und diese wie in der Angewandten Chemie 80 (1968), 986-996 zu
umsetzen.The preparation of the aminoalkenes of the general formula I is known per se. For example, you can start from the commercial connections
as in the Journal of Chem. Soc. 65 (1943), 1075-1080, describes the corresponding chlorine compound
produce and this as in Angewandte Chemie 80 (1968), 986-996
implement.
Aus diesem Alkenylphthalimid läßt sich dann, wie in Synthesis 1976, 389-391, beschrieben, das Alkenylamin
erhalten, welches dann wie in Tetrahedron Letters No. 11 (1968), 1325-1328, beschrieben, zum gewünschten Aminoalken der allgemeinen Formel I umgesetzt werden kann.From this alkenyl phthalimide can then, as described in Synthesis 1976, 389-391, the alkenylamine
received, which then as in Tetrahedron Letters No. 11 (1968), 1325-1328, can be converted to the desired aminoalkene of the general formula I.
Als Komponente B) werden 0 bis 99,999 mol-%, vorzugsweise 70 bis 99 mol-% mindestens eines Alkens eingesetzt. Bevorzugt sind Alk-1-ene, insbesondere mit 2 bis 28 C-Atomen, vorzugsweise mit 2 bis 10 C-Atomen wie Ethylen, Propylen, Buten, Penten, Hexen, Hepten, Octen, Nonen und Decen. Es können aber auch Cycloolefine mit 4 bis 10 C-Atomen eingesetzt werden, beispielsweise Cyclobuten und Cyclopenten sowie bi- und polycyclische Olefine wie Norbornene.0 to 99.999 mol%, preferably 70 to 99 mol%, of at least one alkene are used as component B). Alk-1-enes, in particular having 2 to 28 carbon atoms, preferably having 2 to 10 carbon atoms, such as ethylene, propylene, butene, pentene, hexene, heptene, octene, nonene and decene are preferred. However, cycloolefins having 4 to 10 carbon atoms can also be used, for example cyclobutene and cyclopentene, and bi- and polycyclic olefins such as norbornenes.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Oligomerisate und Polymerisate hat es sich als bevorzugt erwiesen, wenn die Komponenten A) und B) in Gegenwart eines Metallocenkatalysatorsystems oligomerisiert bzw. polymerisiert werden.In the preparation of the oligomerizates and polymers according to the invention, it has proven to be preferred if components A) and B) are oligomerized or polymerized in the presence of a metallocene catalyst system.
Besonders geeignete Metallocenkomplexe C) lassen sich durch folgende allgemeine Formel II kennzeichnen:
in der die Substituenten folgende Bedeutung haben:
- M
- Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob oder Tantal,
- X
- Fluor, Chlor, Brom, Iod, Wasserstoff, C₁- bis C₁₀-Alkyl, C₆- bis C₁₅-Aryl oder -OR¹²,
- wobei R¹²
- C₁- bis C₁₀-Alkyl, C₆- bis C₁₅-Aryl, Alkylaryl, Arylalkyl, Fluoralkyl oder Fluoraryl mit jeweils 1 bis 10 C-Atomen im Alkylrest und 6 bis 20 C-Atomen im Arylrest bedeutet,
- R⁷ bis R¹¹
- Wasserstoff, C₁- bis C₁₀-Alkyl, 5- bis 7-gliedriges Cycloalkyl, das seinerseits ein C₁- bis C₆-Alkyl als Substituent tragen kann, C₆- bis C₁₅-Aryl oder Arylalkyl, wobei gegebenenfalls auch zwei benachbarte Reste gemeinsam für 4 bis 15 C-Atome, bevorzugt 8 8bis 15 C-Atome, aufweisende cyclische Gruppen stehen können, oder Si(R¹³)₃ mit
- R¹³
- C₁- bis C₁₀-Alkyl, C₆- bis C₁₅-Aryl oder C₃- bis C₁₀-Cycloalkyl,
- Z
- für X oder steht,
- R¹⁴ bis R¹⁸
- Wasserstoff, C₁- bis C₁₀-Alkyl, 5- bis 7-gliedriges Cycloalkyl, das seinerseits ein C₁- bis C₁₀-Alkyl als Substituent tragen kann, C₆- bis C₁₅-Aryl oder Arylalkyl bedeuten und wobei gegebenenfalls auch zwei benachbarte Reste gemeinsam für 4 bis 15 C-Atome, bevorzugt 8 bis 15 C-Atome, aufweisende cyclische Gruppen stehen können, oder Si(R¹⁹)₃ mit
- R¹⁹
- C₁- bis C₁₀-Alkyl, C₆- bis C₁₅-Aryl oder C₃- bis C₁₀-Cycloalkyl,
- R¹⁰ und Z
- gemeinsam eine Gruppierung -[Y(R²⁰)₂]n-E- bilden, in der
- Y
- für Silicium, Germanium, Zinn oder Kohlenstoff steht,
- R²⁰
- für Wasserstoff, C₁- bis C₁₀-Alkyl, C₃- bis C₁₀-Cycloalkyl oder C₆- bis C₁₀-Aryl
- n
- für die Zahlen 1, 2, 3 oder 4
- E
- für
- mit R²¹
- C₁- bis C₁₀-Alkyl, C₆- bis C₁₅-Aryl, C₃- bis C₁₀-Cycloalkyl, Alkylaryl oder Si(R²²)₃
- mit R²²
- C₁- bis C₁₀-Alkyl, C₆- bis C₁₅-Aryl, C₃- bis C₁₀-Cycloalkyl oder Alkylaryl.
in which the substituents have the following meaning:
- M
- Titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium or tantalum,
- X
- Fluorine, chlorine, bromine, iodine, hydrogen, C₁ to C₁₀ alkyl, C₆ to C₁₅ aryl or -OR¹²,
- where R¹²
- C₁ to C₁₀ alkyl, C₆ to C₁₅ aryl, alkylaryl, arylalkyl, fluoroalkyl or fluoroaryl each having 1 to 10 carbon atoms in the alkyl radical and 6 to 20 carbon atoms in the aryl radical,
- R⁷ to R¹¹
- Hydrogen, C₁ to C₁₀ alkyl, 5- to 7-membered cycloalkyl, which in turn can carry a C₁ to C₆ alkyl as a substituent, C₆ to C₁₅ aryl or arylalkyl, optionally also two adjacent radicals together for 4 to 15 C atoms, preferably 8 8 to 15 C atoms, can have cyclic groups, or Si (R¹³) ₃ with
- R¹³
- C₁ to C₁₀ alkyl, C₆ to C₁₅ aryl or C₃ to C₁₀ cycloalkyl,
- Z.
- represents X or
- R¹⁴ to R¹⁸
- Hydrogen, C₁- to C₁ Alkyl-alkyl, 5- to 7-membered cycloalkyl, which in turn can carry a C₁- to C₁₀-alkyl as a substituent, mean C₆- to C₁₅-aryl or arylalkyl, and optionally also two adjacent radicals together for 4 up to 15 carbon atoms, preferably 8 to 15 carbon atoms, can have cyclic groups, or Si (R¹⁹) ₃ with
- R¹⁹
- C₁ to C₁₀ alkyl, C₆ to C₁₅ aryl or C₃ to C₁₀ cycloalkyl,
- R¹⁰ and Z
- together form a grouping - [Y (R²⁰) ₂] n -E- in which
- Y
- represents silicon, germanium, tin or carbon,
- R²⁰
- for hydrogen, C₁- to C₁₀-alkyl, C₃- to C₁₀-cycloalkyl or C₆- to C₁₀-aryl
- n
- for the numbers 1, 2, 3 or 4
- E
- For
- with R²¹
- C₁ to C₁₀ alkyl, C₆ to C₁₅ aryl, C₃ to C₁₀ cycloalkyl, alkylaryl or Si (R²²) ₃
- with R²²
- C₁ to C₁₀ alkyl, C₆ to C₁₅ aryl, C₃ to C₁₀ cycloalkyl or alkylaryl.
Von den Metallocenkomplexen der allgemeinen Formel II sind
bevorzugt.
Unter der Bezeichnung Metallocene werden also nicht nur die Bis(η-cyclopentadienyl)-Metall-Komplexe verstanden.Of the metallocene complexes of the general formula II are
prefers.
The term metallocenes does not only mean the bis (η-cyclopentadienyl) metal complexes.
Die Reste X können gleich oder verschieden sein, bevorzugt sind sie gleich.The radicals X can be the same or different, they are preferably the same.
Von den Verbindungen der Formel IIa sind insbesondere diejenigen bevorzugt, in denen
- M
- Titan, Zirkonium oder Hafnium,
- X
- Chlor und
- R⁷ bis R¹¹
- Wasserstoff oder C₁- bis C₄-Alkyl bedeuten.
- M
- für Titan, Zirkonium oder Hafnium steht,
- X
- für Chlor, C₁- bis C₄-Alkyl oder Phenyl,
- R⁷ bis R¹¹
- Wasserstoff, C₁- bis C₄-Alkyl oder Si(R¹³)₃,
- R¹⁴ bis R¹⁸
- Wasserstoff, C₁- bis C₄-Alkyl oder Si(R²⁰)₃ bedeuten.
- M
- Titanium, zirconium or hafnium,
- X
- Chlorine and
- R⁷ to R¹¹
- Is hydrogen or C₁ to C₄ alkyl.
- M
- represents titanium, zirconium or hafnium,
- X
- for chlorine, C₁ to C₄ alkyl or phenyl,
- R⁷ to R¹¹
- Hydrogen, C₁ to C₄ alkyl or Si (R¹³) ₃,
- R¹⁴ to R¹⁸
- Is hydrogen, C₁- to C₄-alkyl or Si (R²⁰) ₃.
Insbesondere sind die Verbindungen der Formel IIb geeignet, in denen die Cyclopentadienylreste gleich sind.The compounds of the formula IIb in which the cyclopentadienyl radicals are identical are particularly suitable.
Beispiele für besonders geeignete Verbindungen sind u.a.:
Bis (cyclopentadienyl)zirkoniumdichlorid,
Bis(pentamethylcyclopentadienyl)-zirkoniumdichlorid,
Bis(cyclopentadienyl)-diphenylzirkonium,
Bis(methylcyclopentadienyl)-zirkoniumdichlorid,
Bis(ethylcyclopentadienyl)-zirkoniumdichlorid,
Bis(n-butylcyclopentadienyl)-zirkoniumdichlorid und
Bis(trimethylsilylcyclopentadienyl)zirkoniumdichlorid sowie
die entsprechenden Dimethylzirkoniumverbindungen.Examples of particularly suitable compounds include:
Bis (cyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Bis (pentamethylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Bis (cyclopentadienyl) diphenyl zirconium,
Bis (methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Bis (ethylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Bis (n-butylcyclopentadienyl) zirconium dichloride and
Bis (trimethylsilylcyclopentadienyl) zirconium dichloride as well
the corresponding dimethyl zirconium compounds.
Von den Verbindungen der Formel IIc sind diejenigen besonders geeignet, in denen
- R⁷ und R¹⁴
- gleich sind und für Wasserstoff oder C₁- bis C₁₀-Alkylgruppen stehen,
- R¹⁴ und R¹⁸
- gleich sind und für Wasserstoff, eine Methyl-, Ethyl-, iso-Propyl- oder tert.-Butylgruppe stehen
- R⁸, R⁹, R¹⁵ und R¹⁶
- die Bedeutung
R⁹ und R¹⁶ C₁- bis C₄-Alkyl
R⁸ und R¹⁵ Wasserstoff
haben oder zwei benachbarte Reste R⁸ und R⁹ sowie R¹⁵ und R¹⁶ gemeinsam für 4 bis 12 C-Atome aufweisende cyclische Gruppen stehen, - R²⁰
- für C₁- bis C₈-Alkyl,
- M
- für Titan, Zirkonium oder Hafnium,
- Y
- für Silicium, Germanium, Zinn oder Kohlenstoff und
- X
- für Chlor oder C₁- bis C₄-Alkyl stehen.
- R⁷ and R¹⁴
- are the same and represent hydrogen or C₁ to C₁₀ alkyl groups,
- R¹⁴ and R¹⁸
- are the same and represent hydrogen, a methyl, ethyl, iso-propyl or tert-butyl group
- R⁸, R⁹, R¹⁵ and R¹⁶
- the meaning
R⁹ and R¹⁶ C₁ to C₄ alkyl
R⁸ and R¹⁵ are hydrogen
have or two adjacent radicals R⁸ and R⁹ and R¹⁵ and R¹⁶ together represent cyclic groups containing 4 to 12 carbon atoms, - R²⁰
- for C₁ to C₈ alkyl,
- M
- for titanium, zirconium or hafnium,
- Y
- for silicon, germanium, tin or carbon and
- X
- represent chlorine or C₁ to C₄ alkyl.
Beispiele für besonders geeignete Komplexverbindungen sind u.a.
Dimethylsilandiylbis(cyclopentadienyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(indenyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(tetrahydroindenyl)-zirkoniumdichlorid,
Ethylenbis(cyclopentadienyl)-zirkoniumdichlorid,
Ethylenbis(indenyl)-zirkoniumdichlorid,
Ethylenbis(tetrahydroindenyl)-zirkoniumdichlorid,
Tetramethylethylen-9-fluorenylcyclopentadienylzirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-3-tert.butyl-5-methylcyclopentadienyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-3-tert.butyl-5-ethylcyclopentadienyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-3-tert.butyl-5-methylcyclopentadienyl)-dimethylzirkonium,
Dimethylsilandiylbis(-2-methylindenyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-2-isopropylindenyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-2-tert.butylindenyl)-zirkoniumdichlorid,
Diethylsilandiylbis(-2-methylindenyl)-zirkoniumdibromid,
Dimethylsilandiylbis(-3-methyl-5-methylcyclopentadienyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-3-ethyl-5-isopropylcyclopentadienyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-2-methylindenyl)-zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(-2-methylbenzindenyl)-zirkoniumdichlorid und
Dimethylsilandiylbis(-2-methylindenyl)-hafniumdichlorid.Examples of particularly suitable complex compounds include
Dimethylsilanediylbis (cyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (indenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (tetrahydroindenyl) zirconium dichloride,
Ethylene bis (cyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Ethylene bis (indenyl) zirconium dichloride,
Ethylene bis (tetrahydroindenyl) zirconium dichloride,
Tetramethylethylene-9-fluorenylcyclopentadienylzirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (-3-tert.butyl-5-methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (-3-tert.butyl-5-ethylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (-3-tert.butyl-5-methylcyclopentadienyl) dimethyl zirconium,
Dimethylsilanediylbis (-2-methylindenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (-2-isopropylindenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (-2-tert.butylindenyl) zirconium dichloride,
Diethylsilanediylbis (-2-methylindenyl) zirconium dibromide,
Dimethylsilanediylbis (-3-methyl-5-methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (-3-ethyl-5-isopropylcyclopentadienyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (-2-methylindenyl) zirconium dichloride,
Dimethylsilanediylbis (-2-methylbenzindenyl) zirconium dichloride and
Dimethylsilanediylbis (-2-methylindenyl) hafnium dichloride.
Bei den Verbindungen der allgemeinen Formel IId sind als besonders geeignet diejenigen zu nennen, in denen
- M
- für Titan oder Zirkonium,
- X
- für Chlor oder C₁- bis C₁₀-Alkyl stehen,
- Y
- für Silicium oder Kohlenstoff steht, wenn n = 1 ist oder für Kohlenstoff, wenn n = 2 ist
- R²⁰
- für C₁- bis C₈-Alkyl, C₅- und C₆-Cycloalkyl oder C₆- bis C₁₀-Aryl,
- A
- für ―O―, ―S―, NR²¹
- R⁷ bis R⁹
- und R¹¹ für Wasserstoff, C₁- bis C₁₀-Alkyl, C₃- bis C₁₀-Cycloalkyl, C₆- bis C₁₅-Aryl oder Si(R¹³)₃ stehen, oder wobei zwei benachbarte Reste für 4 bis 12 C-Atome aufweisende cyclische Gruppen stehen.
- M
- for titanium or zirconium,
- X
- represent chlorine or C₁ to C₁₀ alkyl,
- Y
- represents silicon or carbon if n = 1 or carbon if n = 2
- R²⁰
- for C₁ to C₈ alkyl, C₅ and C₆ cycloalkyl or C₆ to C₁₀ aryl,
- A
- for ―O―, ―S―, NR²¹
- R⁷ to R⁹
- and R¹¹ represents hydrogen, C₁- to C₁₀-alkyl, C₃- to C₁₀-cycloalkyl, C₆- to C₁₅-aryl or Si (R¹³) ₃, or where two adjacent radicals represent cyclic groups containing 4 to 12 carbon atoms.
Besonders bevorzugt sind Metallocenkomplexe der allgemeinen Formel II, bei denen mindestens einer der Reste R⁷ bis R¹¹ von Wasserstoff verschieden ist. Vorzugsweise werden Verbindungen der Formel IIc eingesetzt, insbesondere Dimethylsilandiyl-bis(-2-methylindenyl)-zirkoniumdichlorid und Dimethylsilandiyl-bisindenylzirkoniumdichlorid.Metallocene complexes of the general formula II in which at least one of the radicals R⁷ to R¹¹ is different from hydrogen are particularly preferred. Compounds of the formula IIc are preferably used, in particular dimethylsilanediylbis (-2-methylindenyl) zirconium dichloride and dimethylsilanediylbisindenylzirconium dichloride.
Die Synthese derartiger Komplexverbindungen kann nach an sich bekannten Methoden erfolgen, wobei die Umsetzung der entsprechend substituierten, cyclischen Kohlenwasserstoffanionen mit Halogeniden von Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob oder Tantal, bevorzugt ist.Such complex compounds can be synthesized by methods known per se, the reaction of the appropriately substituted cyclic hydrocarbon anions with halides of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium or tantalum being preferred.
Beispiele für entsprechende Herstellungsverfahren sind u.a. im Journal of Organometallic Chemistry, 369 (1989), 359-370 beschrieben.Examples of corresponding manufacturing processes include in the Journal of Organometallic Chemistry, 369 (1989), 359-370.
Als Metallocenkomplex kann auch µ-Oxo-bis-(chlorobiscyclopentadienyl)zirkonium verwendet werden.Μ-Oxo-bis (chlorobiscyclopentadienyl) zirconium can also be used as the metallocene complex.
Als Komponente D) können die Katalysatorsysteme noch offenkettige oder cyclische Alumoxanverbindungen enthalten.As component D), the catalyst systems can also contain open-chain or cyclic alumoxane compounds.
Geeignet sind beispielsweise offenkettige oder cyclische Alumoxanverbindungen der allgemeinen Formel III oder IV
- wobei R²³
- eine C₁- bis C₄-Alkylgruppe bedeutet, bevorzugt Methyl- oder Ethylgruppe und m für eine ganze Zahl von 5 bis 30, bevorzugt 10 bis 25 steht.
- where R²³
- is a C₁ to C₄ alkyl group, preferably methyl or ethyl group and m is an integer from 5 to 30, preferably 10 to 25.
Die Herstellung dieser oligomeren Alumoxanverbindungen erfolgt üblicherweise durch Umsetzung einer Lösung von Trialkylaluminium mit Wasser und ist u.a. in der EP-A 284 708 und der US A 4,794,096 beschrieben.These oligomeric alumoxane compounds are usually prepared by reacting a solution of trialkylaluminum with water and include in EP-A 284 708 and US A 4,794,096.
In der Regel liegen die dabei erhaltenen oligomeren Alumoxanverbindungen als Gemische unterschiedlich langer, sowohl linearer als auch cyclischer Kettenmoleküle vor, so daß m als Mittelwert anzusehen ist. Die Alumoxanverbindungen können auch im Gemisch mit anderen Metallalkylen, bevorzugt mit Aluminiumalkylen vorliegen.As a rule, the oligomeric alumoxane compounds obtained in this way are present as mixtures of both linear and cyclic chain molecules of different lengths, so that m is to be regarded as the mean. The alumoxane compounds can also be present in a mixture with other metal alkyls, preferably with aluminum alkyls.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Metallocenkomplexe und die oligomere Alumoxanverbindung in solchen Mengen zu verwenden, daß das atomare Verhältnis zwischen Aluminium aus der oligomeren Alumoxanverbindung und dem Übergangsmetall aus den Metallocenkomplexen im Bereich von 10:1 bis 10⁶:1, insbesondere im Bereich von 10:1 bis 10⁴:1, liegt.It has proven advantageous to use the metallocene complexes and the oligomeric alumoxane compound in amounts such that the atomic ratio between aluminum from the oligomeric alumoxane compound and the transition metal from the metallocene complexes is in the range from 10: 1 to 10 bis: 1, in particular in the range from 10: 1 to 10⁴: 1.
Als Lösungsmittel für diese Katalysatorsysteme werden üblicherweise aromatische Kohlenwasserstoffe eingesetzt, bevorzugt mit 6 bis 20 C-Atomen, insbesondere Xylole und Toluol sowie deren Mischungen.Aromatic hydrocarbons are usually used as solvents for these catalyst systems, preferably with 6 to 20 carbon atoms, in particular xylenes and toluene and mixtures thereof.
Die Katalysatorkomplexe können auch in geträgerter Form eingesetzt werden.The catalyst complexes can also be used in supported form.
Als Trägermaterialien werden vorzugsweise feinteilige Träger eingesetzt, die bevorzugt einen Teilchendurchmesser im Bereich von 1 bis 300 µm aufweisen, insbesondere von 30 bis 70 µm. Geeignete Trägermaterialien sind beispielsweise Kieselgele, bevorzugt solche der Formel SiO₂ · a Al₂O₃, worin a für eine Zahl im Bereich von 0 bis 2 steht, vorzugsweise 0 bis 0,5; dies sind also Alumosilikate oder Siliciumdioxid. Derartige Produkte sind im Handel erhältlich, z.B. Silica Gel 332 der Fa. Grace. Weitere Träger sind u.a. feinteilige Polyolefine, beispielsweise feinteiliges Polypropylen.The carrier materials used are preferably finely divided carriers which preferably have a particle diameter in the range from 1 to 300 μm, in particular from 30 to 70 μm. Suitable carrier materials are, for example, silica gels, preferably those of the formula SiO₂ · a Al₂O₃, in which a stands for a number in the range from 0 to 2, preferably 0 to 0.5; So these are aluminosilicates or silicon dioxide. Such products are commercially available, e.g. Silica Gel 332 from Grace. Other carriers include finely divided polyolefins, for example finely divided polypropylene.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Oligomerisate und Polymerisate kann in den üblichen für die Oligo- bzw. Polymerisation von Alkenen verwendeten Reaktoren entweder diskontinuierlich oder bevorzugt kontinuierlich durchgeführt werden. Geeignete Reaktoren sind u.a. Rohrreaktoren, kontinuierlich betriebene Schleifenreaktoren oder Rührkessel, wobei man gegebenenfalls auch eine Reihe von mehreren hintereinander geschalteten Rührkesseln verwenden kann.The preparation of the oligomerizates and polymers according to the invention can be carried out either batchwise or preferably continuously in the reactors customarily used for the oligomerization or polymerization of alkenes. Suitable reactors include Tube reactors, continuously operated loop reactors or stirred tanks, it being possible, if appropriate, to use a number of several stirred tanks connected in series.
Die Oligo- bzw. Polymerisationsbedingungen sind an sich unkritisch. Drücke von 0,5 bis 3000 bar, bevorzugt 1 bis 100 bar, und Temperaturen von -50oC bis +300oC, bevorzugt 0 bis 150oC, haben sich als geeignet erwiesen.The oligo or polymerization conditions are not critical per se. Pressures from 0.5 to 3000 bar, preferably from 1 to 100 bar, and temperatures from -50 o C to +300 o C, preferably 0 to 150 ° C, have proved suitable.
Die Oligo- bzw. Polymerisationen lassen sich in der Gasphase, in einer Suspension, in flüssigen Monomeren und in inerten Lösungsmitteln durchführen. Als Suspensions- bzw. Lösungsmittel eignen sich Kohlenwasserstoffe, bevorzugt C₄- bis C₁₀-Alkane. Oligo- bzw. Polymerisate mit guten anwendungstechnischen Eigenschaften sind auch in der Gasphase, in einer Suspension und in flüssigen Monomeren erhältlich.The oligomerizations or polymerizations can be carried out in the gas phase, in a suspension, in liquid monomers and in inert solvents. Suitable suspensions or solvents are hydrocarbons, preferably C₄ to C₁₀ alkanes. Oligomers or polymers with good performance properties are also available in the gas phase, in a suspension and in liquid monomers.
Die mittlere Molmasse der gebildeten Oligo- bzw. Polymerisate kann mit den in der Polymerisationstechnik üblichen Methoden gesteuert werden, beispielsweise durch Zufuhr von Reglern wie Wasserstoff, oder durch Veränderung der Reaktionstemperaturen. Durch Senkung der Reaktionstemperatur lassen sich Oligo- bzw. Polymerisate mit erhöhten mittleren Molmassen herstellen.The average molar mass of the oligomers or polymers formed can be controlled using the methods customary in polymerization technology, for example by adding regulators such as hydrogen, or by changing the reaction temperatures. By lowering the reaction temperature, oligomers or polymers with increased average molecular weights can be produced.
Bei der Aufarbeitung der Oligomerisate und Polymerisate, beispielsweise durch Ausfällen in salzsaurem Methanol erfolgt eine einfache Abspaltung der Schutzgruppen, so daß die Produkte primäre Aminogruppen aufweisen.When the oligomerizates and polymers are worked up, for example by precipitation in hydrochloric acid methanol, the protective groups are simply split off, so that the products have primary amino groups.
Die erfindungsgemäßen Oligomerisate und Polymerisate eignen sich insbesondere zur Herstellung von weiteren stickstoffhaltigen Polymeren. Der Anwendungsbereich ist sehr groß, so lassen sich beispielsweise Polyisocyanate, Polyurethane, Polyamide und Polyharnstoffe herstellen.The oligomerizates and polymers according to the invention are particularly suitable for the production of further nitrogen-containing polymers. The area of application is very large, for example polyisocyanates, polyurethanes, polyamides and polyureas can be produced.
Die erfindungsgemäßen Oligomerisate und Polymerisate zeichnen sich durch gleichmäßigen Einbau der funktionellen Gruppen entlang der Polymerkette aus, bei den geschützten funktionellen Gruppen erfolgt eine einfache hydrolytische Abspaltung der Schutzgruppen bei der Aufarbeitung und die Molekulargewichtsverteilung der Oligomerisate und Polymerisate ist eng.The oligomerizates and polymers according to the invention are distinguished by uniform incorporation of the functional groups along the polymer chain; in the protected functional groups, the protective groups are simply split off hydrolytically during the workup and the molecular weight distribution of the oligomerizates and polymers is narrow.
In einem Stahlautoklaven wurden 4,4 ml (≙ 11 mmol ≙ 27,9 mol-%) 1-Bis(trimethylsilyl)amino-undec-10-en in 80 ml abs. Toluol vorgelegt. Nach Zugabe von 20 ml 10 gew.-%iger toluolischer Methylalumoxan-Lösung (Fa. Witco) wurde Propen bis zu einem Gesamtdruck von 0,7 bar aufgepreßt (≙ 72,1 mol-% Propen, Löslichkeit von Propen bei 0,7 bar und 40°C: 0,2735 mol/l). Durch Zugabe einer Lösung von 2,32 mg (≙ 4 µmol) rac-Dimethylsilandiylbis(-2-methylbenzindenyl)-zirkoniumdichlorid in 4 ml Toluol wurde die Polymerisation gestartet. Die Temperatur wurde konstant bei 40°C gehalten. Nach 4 Stunden wurde die Polymerisation durch Entspannen des Autoklaven beendet. Das Produkt wurde in Methanol ausgefällt.In a steel autoclave, 4.4 ml (≙ 11 mmol ≙ 27.9 mol%) of 1-bis (trimethylsilyl) amino-undec-10-ene in 80 ml of abs. Toluene submitted. After adding 20 ml of 10% by weight toluene methylalumoxane solution (Witco), propene was injected to a total pressure of 0.7 bar (≙ 72.1 mol% propene, solubility of propene at 0.7 bar and 40 ° C: 0.2735 mol / l). The polymerization was started by adding a solution of 2.32 mg (≙ 4 μmol) rac-dimethylsilanediylbis (-2-methylbenzindenyl) zirconium dichloride in 4 ml toluene. The temperature was kept constant at 40 ° C. After 4 hours, the polymerization was terminated by relaxing the autoclave. The product was precipitated in methanol.
Die Aufarbeitung lieferte 13 g Copolymerisat mit einem mittleren Molekulargewicht Mn (Zahlenmittelwert) von 8446 g/mol (bestimmt durch Gelpermeationschromatographie), Mw : Mn von 2,56 und einem Schmelzpunkt von 137,6oC. ¹³C-NMR-Messungen ergaben einen Comonomergehalt (1-Bis(trimethylsilyl)amino-undec-10-en-Einbau) von 2,3 mol-%. Die NMR-Messungen zeigten keine Trialkylsilylgruppen mehr.
In einem Stahlautoklaven wurden 5 ml (≙ 13 mmol ≙ 26,5 mol-%) 1-Bis(trimethylsilyl)amino-undec-10-en in 80 ml abs. Toluol vorgelegt. Nach Zugabe von 10 ml 10 gew.-%iger toluolischer Methylalumoxan-Lösung (Fa. Witco) wurden 5 ml (≙ 0,036 mol) Oct-1-en zugegeben (≙ 73,5 mol-% Oct-1-en). Durch Zugabe einer Lösung von 4,15 mg (≙ 9,2 µmol) Dimethylsilandiylbisindenylzirkoniumdichlorid in 4 ml Toluol wurde die Reaktion gestartet. Die Temperatur wurde konstant bei 40oC gehalten. Nach 4 Stunden wurde die Polymerisation beendet.In a steel autoclave 5 ml (≙ 13 mmol ≙ 26.5 mol%) 1-bis (trimethylsilyl) amino-undec-10-ene in 80 ml abs. Toluene submitted. After 10 ml of 10% by weight toluene methylalumoxane solution (Witco) had been added, 5 ml (≙ 0.036 mol) of oct-1-ene were added (≙ 73.5 mol% of oct-1-ene). The reaction was started by adding a solution of 4.15 mg (≙ 9.2 μmol) of dimethylsilanediylbisindenylzirconium dichloride in 4 ml of toluene. The temperature was kept constant at 40 o C. The polymerization was terminated after 4 hours.
Die Aufarbeitung lieferte 1,4 g Copolymerisat mit einem mittleren Molekulargewicht Mn (Zahlenmittelwert) von 1160 g/mol (bestimmt durch ¹H-NMR-Spektroskopie). ¹H-NMR-Messungen ergaben einen Comonomergehalt (1-Bis(trimethylsilyl)amino-undec-10-en-Einbau) von 21 mol-%. Die NMR-Messungen zeigten keine Trialkylsilylgruppen mehr.
1000 mg (≙ 0,63 mmol Aminogruppen) des in Beispiel 1 erhaltenen, primäre Aminogruppen tragenden Copolymerisats wurden in 20 ml Toluol gelöst und mit 62,3 mg (≙ 0,63 mmol) n-Butylisocyanat (Beispiel 3) bzw. mit 74,8 mg (≙ 0,63 mmol) Phenylisocyanat (Beispiel 4) bei 100oC 60 Minuten umgesetzt. Es wurde in Methanol ausgefällt und 60 Minuten im Vakuum getrocknet.1000 mg (≙ 0.63 mmol amino groups) of the copolymer containing primary amino groups obtained in Example 1 were dissolved in 20 ml toluene and with 62.3 mg (≙ 0.63 mmol) n-butyl isocyanate (Example 3) or with 74 , 8 mg (≙ 0.63 mmol) of phenyl isocyanate (Example 4) at 100 o C for 60 minutes. It was precipitated in methanol and dried in vacuo for 60 minutes.
- Schmelzpunkt:Melting point:
- 142,5oC142.5 o C
- Schmelzpunkt:Melting point:
- 143,9oC143.9 o C
Die Elementaranalysen zeigen die praktisch quantitative Umsetzung der Komponenten.The elementary analyzes show the practical quantitative implementation of the components.
Claims (7)
durchgeführt wird.
is carried out.
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